Risques passés et futurs d'incendies, et leurs incidences sur la résilience de la forêt boréale de l'Est canadien

Chaste, Emeline (2019). « Risques passés et futurs d'incendies, et leurs incidences sur la résilience de la forêt boréale de l'Est canadien » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

Au Canada, la forêt boréale est influencée par le climat et un régime des feux spatialement hétérogène. De modifications de la composition et de la structure de la forêt boréale sont anticipée en réponse à de conditions climatiques futures plus propices à l'activité des feux et aux stress hydriques. Une diminution importante des stocks de carbone et notamment de biomasse pourrait avoir des effets considérables sur l'industrie forestière et sur le réchauffement global en raison de l'émission vers l'atmosphère d'une quantité importante de carbone, notamment au cours des incendies. Malgré son importance écologique et socioéconomique, l'avenir de la forêt boréale canadienne semble très incertain car les impacts potentiels des changements climatiques futurs sur les processus écosystémiques et les stocks de biomasse sont encore mal compris. Ainsi, il est nécessaire d'approfondir nos connaissances sur les effets des changements climatiques sur la forêt boréale au Canada en lien avec le régime des feux. Ces connaissances devraient contribuer au développement de stratégie d'adaptation fiables au sein du secteur forestier. L'objectif principal de ce doctorat est d'anticiper les conséquences des changements climatiques sur la dynamique de végétation et des incendies, et de caractériser leurs effets conjoints sur la résilience de la forêt boréale de l'Est canadien de part et d'autre de la limite nordique de forêts sou aménagement. Pour ce faire, des simulations sont réalisée avec le modèle de la dynamique globale de végétation LPJ-LMfire qui modélise la dynamique de la forêt en réponse aux variations climatiques et à l'occurrence de feux. Cette thèse se décline en trois objectifs, chacun pré enté sous forme d'un chapitre : (1) reconstruire l'activité de feux en forêt boréale de l'Est canadien durant le dernier siècle (1901 -2012) pour analyser l'évolution des tendances spatio-temporelles des feux en relation avec la végétation et le climat, (2) projeter la réponse de la forêt boréale de l'Est canadien aux changement climatiques et à l’augmentation prévue de incendie afin de déterminer si des changements brusques de la biomasse des espèce dominantes sont à envisager dans le futur, (3) simuler les trajectoires temporelles des feux et de la végétation en forêt boréale de l 'Est canadien au cours des 6000 dernières années en réponse aux variations climatiques dans le but de comprendre les relations étroites qui ont existé sur une longue échelle de temps entre le climat, le feu et la végétation. Cette étude propose pour la première fois des simulations effectuées avec le modèle LPJ-LMfire sur une longue échelle temporelle (passé, présent et futur) et à haute résolution spatiale sur la forêt boréale de l'Est canadien. Toutes les simulations réalisées avec LPJ-LMfire ont été effectuées au pas de temps mensuel sur une grille de 100 km2 de résolution couvrant la forêt boréale qui s'étend de la province du Manitoba à l'Ouest jusqu'à la province maritime de Terre-Neuve à l'E t. LPJ-LMfire a été paramétré pour quatre types fonctionnels de plante (PFT ) correspondant aux principaux genre d'arbres présents en forêt boréale de l'Est canadien (Picea, Abies, Pinus, Populus). Les capacités prédictives de LPJ-LMfire ont été examinées en comparant nos simulations des taux annuels de combustion et de biomasse aérienne avec des ensembles indépendants de données sur le dernier siècle. En outre, une comparai on des taux annuels de combustion et de biomasse aérienne, simulés sur les 6000 dernières années, a été effectuée avec des reconstructions paléo écologiques obtenue à partir de enregistrements lacustres de charbons et de pollen, respectivement. Enfin, la version de LPJ-LMfire développée ici a été utilisée pour obtenir des trajectoires futures sur le 21ème siècle à partir d'un ensemble de scénarios climatique de l'IPCC. Les résultats principaux de cette étude ont révélé que LPJ-LMfire reproduit correctement les tendances spatio-temporelles de la fréquence de feu observée au cours du dernier siècle, particulièrement au Manitoba et en Ontario. La tendance spatiale simulée de la biomasse aérienne totale des arbres concorde également avec les observations, à l'exception de la biomasse à la limite nord des arbres qui est surestimée, principalement pour le PFT Picea. Les trajectoires simulées de la fréquence de feu et des changements de végétation au cours des 6000 dernières années n'étaient pas synchrone avec les reconstructions de la fréquence de feu et de la biomasse arborée pour la région. LPJLMfire ne simule pas les changements de la dynamique de la forêt aux bons endroits : trop au sud pour la zone ouest et trop au nord pour la zone est. À première vue, il semblerait que l'écart entre les trajectoires simulées et le reconstructions paléoécologiques soit attribuable aux incertitudes des données climatiques IPSL-CM5A-LR fournies en entrée dans le modèle LPJ-LMfire. La variabilité climatique et l'occurrence des impacts de foudre sont des facteurs déterminants des tendances spatio-temporelles de la fréquence de feu au cours du dernier siècle. L'influence des effets de rétroaction de la végétation sur les feux s'est révélée être un facteur important contrôlant les tendances spatio-temporelles de la fréquence de feu sur de longues échelle de temps. Nos résultats vont à l'encontre des projections d'augmentation du risque de feu futur car ils suggèrent une diminution de la fréquence de feu d'ici 2100, particulièrement dans les régions sud de notre zone d'étude. Cette diminution sera associée à un changement de composition des forêts, en particulier de taxons résineux vers des taxons feuillus, et à une ouverture des paysages qui du fait de la fragmentation accrue, devrait limiter les allumages et la propagation des feux. Par conséquent, les simulations de la variabilité inter-annuelle de la fréquence de feu doivent prendre en compte les effets conjoints de l'occurrence de allumages par les impacts de foudre, des conditions climatiques et météorologiques et des conditions du combustible, ainsi que des rétroactions entre les différentes composantes du système. L'augmentation de la fréquence et de l'intensité de sécheresses induites par les changements climatiques provoqueront une hausse de événements de mortalité des arbres dans les régions au sud de la limite nordique de forêt sous aménagement. La hausse de température et de concentration en C02 atmosphérique augmentera la productivité des forêts. Toutefois, cet accroissement de productivité ne sera pas illimité et pourrait être contraint par les effets de sécheresse sur la mortalité des arbres, particulièrement dans les régions sud. Une diminution de stocks de biomasse et de la résilience de la forêt boréale au sud de la limite nordique de forêt ou aménagement pourraient engendrer des retombées économiques négatives importantes sur le secteur forestier. La mise en place de pratiques sylvicoles qui permettent d'augmenter la productivité et maintiennent un niveau de résilience suffisant pour permettre une gestion durable de forêt est proposée. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modélisation, LPJ-LMfire, Changements climatiques, Aménagement forestier, Forêt boréale, Feux, Dynamique de végétation

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Girardin, Martin
Mots-clés ou Sujets: Forêts / Effets des changements climatiques / Incendies de forêts / Dynamique de la végétation / Modélisation / Résilience forestière / Forêts boréales / Canada (Est)
Unité d'appartenance: Faculté des sciences
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 24 juill. 2019 09:37
Dernière modification: 24 juill. 2019 09:37
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/12652

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